Эль-Ниньо влияет на уровень Каспийского моря через ветровой режим

Международная группа исследователей опубликовала результаты масштабного анализа влияния ветрового режима на колебания уровня Каспийского моря. Статья, вышедшая в научном журнале Scientific Reports, проливает свет на механизмы, связывающие глобальные климатические индексы с изменениями крупнейшего замкнутого водоема планеты. Ученые из Азербайджана, Казахстана и Швейцарии изучили данные за последние сорок лет и пришли к выводу, что смена направления господствующих ветров играет критическую роль в усилении испарения воды с поверхности моря, что наряду с речным стоком определяет его уровень.

Каспийское море, будучи изолированным от Мирового океана, характеризуется постоянными изменениями уровня воды, которые зависят от сложного баланса между притоком речных вод, осадками и испарением. В двадцатом веке уровень моря колебался в пределах от минус 25,6 до минус 29 метров относительно уровня Балтийского моря. После периода подъема, длившегося с 1977 по 1995 год, с начала XXI века наблюдается устойчивая тенденция к снижению уровня воды. К настоящему времени показатели приблизились к историческому минимуму, зафиксированному в конце 1970-х годов. Это явление создает серьезные риски для экономики прикаспийских государств и экосистемы региона, однако точные причины и механизмы происходящего до сих пор оставались предметом дискуссий.

Авторы исследования сосредоточились на детальном изучении ветрового режима над акваторией Каспия, используя массив данных атмосферного реанализа MERRA-2, разработанный NASA. Этот набор данных охватывает период с 1980 по 2023 год и позволяет оценить параметры атмосферы с высокой точностью. Ученые сравнили характеристики ветра в фазе подъема уровня моря (1984–2004 годы) и в фазе его падения (2005–2022 годы). Первичный анализ показал, что средняя скорость ветра в эти периоды статистически значимо не менялась. Однако более глубокое изучение векторных компонентов ветра выявило существенные сдвиги.

Ключевым открытием стала фиксация изменения направления результирующего ветра. В период падения уровня моря наблюдалось увеличение скорости результирующего ветра на 10,3 процента, что сопровождалось изменением преобладающего направления на 9,5 градуса к востоку. Анализ показал, что начиная с 1996 года, когда началось снижение уровня моря, северная составляющая ветра ослабевала, а восточная – усиливалась. Это изменение циркуляции воздушных масс имеет прямые физические последствия для гидрологического режима водоема.

Механизм влияния ветра на уровень моря связан с процессами испарения и температурой поверхности воды. Преобладание северных ветров обычно вызывает явление апвеллинга, при котором глубинные холодные воды поднимаются к поверхности, охлаждая ее и снижая интенсивность испарения. В то же время усиление восточной составляющей ветра способствует переносу более теплых воздушных масс и прогреву поверхностных слоев воды, что интенсифицирует процесс испарения. Таким образом, изменение структуры ветровых потоков стало катализатором потери воды из бассейна Каспийского моря.

Исследователи также установили связь между локальным ветровым режимом и глобальными климатическими индексами, такими как Индекс южного колебания (SOI) и Северо-Атлантическое колебание (NAO). Эти индексы отражают масштабные атмосферные процессы в Тихом и Атлантическом океанах. Статистический анализ, включая тест причинности по Грейнджеру, показал, что индекс SOI оказывает значимое влияние на уровень Каспийского моря с временной задержкой от одного до пяти лет. Это означает, что атмосферные аномалии, возникающие в тропической части Тихого океана (феномены Эль-Ниньо и Ла-Нинья), через цепочку атмосферных связей воздействуют на ветровой режим над Каспием и, как следствие, на его уровень.

Несмотря на то, что основной объем воды в Каспий поступает из реки Волги (более 80 процентов стока), и колебания речного стока остаются главным фактором изменений уровня, ветровой режим вносит существенные коррективы. В периоды, когда данные по речному стоку и уровню моря расходились, именно усиленное испарение под воздействием изменившихся ветров становилось решающим фактором. Например, резкое падение уровня моря в последние годы частично объясняется именно этими атмосферными процессами.

Полученные результаты имеют важное практическое значение для долгосрочного прогнозирования состояния Каспийского моря. Обнаруженная корреляция между климатическим индексом SOI и уровнем моря с лагом в несколько лет открывает возможности для более точного предсказания гидрологической обстановки. Понимание того, что уровень моря зависит не только от осадков в бассейне Волги, но и от глобальной атмосферной циркуляции, диктующей направление ветров и интенсивность испарения, позволит специалистам корректировать стратегии управления водными ресурсами и планирования инфраструктуры в прибрежных зонах.